音频功放PA选型指南——从需求到芯片的完整路径
01 全景图——PA 选型框架
音频 PA（Power Amplifier）的作用是把微弱音频信号放大到足以驱动喇叭的程度。选型核心就三个维度：功率、音质、效率——但三者往往互斥，选型就是在这三个维度之间找平衡。
1.1 PA 功放拓扑全景
图一 音频功放拓扑全景
一般场景下，PA 拓扑选型一句话：小功率音质优先选 Class AB，大功率/电池供电选 Class D，旗舰产品选 Smart PA。
1.2 PA 选型决策树
图二 PA 选型决策树
1.3 PA 参数全景分类
图三 PA 参数全景分类
02 关键参数详解
2.1 音频功放架构的完整拆解维度
选择一颗功放，不能只看功率和 THD+N，可以下 5 个独立维度 去拆解，分别是：输出级连接方式，放大器工作类别，电源架构，输入方式，输出滤波。
维度 1：输出级连接方式
音频功放的输出引脚如何接到喇叭，直接决定了输出功率的上限，当然输出功率也有电源的影响。
图四 输出级分类
图五 SE输出连接方式
图六 BTL输出连接方式
BTL 为什么是 4 倍？ SE 模式下，输出引脚电压在 0 和 Vcc 之间摆动，喇叭两端电压摆幅 = Vcc。BTL 模式下，两个输出引脚以相反的相位摆动，喇叭两端的电压摆幅从 +Vcc 到 -Vcc，峰峰值 = 2×Vcc。功率和电压的平方成正比，所以 (2V)² / V² = 4 倍。
图七 PBTL输出连接方式
PBTL 的用途： 当你需要驱动 2Ω 甚至 1Ω 的低阻抗喇叭时，单路 BTL 输出电流可能不够。把两路 BTL 并联，电流能力翻倍，可以安全驱动更低阻抗的负载。电压摆幅和单路 BTL 一样（+Vcc ~ -Vcc），所以接同样阻抗的喇叭功率不变——功率的提升来自”能用更低阻抗的喇叭”。比如 BTL 推 4Ω 输出 18W，PBTL 推 2Ω 输出 36W。
图八 TI的TPA3255的模式设置
维度 2：放大器工作类别
工作类别决定了 PA 的效率和线性度的基本盘。
图九
Class D 的本质是模拟功放，不是数字功放，它将输入的模拟音频信号（连续变化的电压），通过三角波比较器，转换为PWM（脉宽调制）波。
维度 3：电源架构
PA 的电源架构决定了它能输出多大功率，以及系统 BOM 的复杂度。
图十
为什么要升压？ 以 3.7V 锂电池为例：BTL 模式下，3.7V 供电推 8Ω 喇叭，理论最大功率 ≈ (3.7)² / (2×8) ≈ 0.85W。如果你想输出更大的功率，比如5W的功放，反推可以得到 PVCC 必须升到至少 6.3V的样子。
维度 4：输入方式
PA 的输入接口决定了前级需要什么样的信号源。
图十一
注意： MEMS 麦克风有模拟输出和数字 PDM 输出两种，不要混为一谈。PDM 接口在 Codec 和部分 PA 上都有支持，并非只接麦克风——Codec 也可以输出 PDM 给 PA。
I2S 数字输入的额外好处： 信号在数字域传输，不受 PCB 走线干扰。模拟音频走线稍长就可能耦合开关噪声，I2S 彻底避开这个问题。代价是必须处理好 MCLK 的抖动，否则MCLK 抖动直接转化为输出 THD+N 的劣化。
维度 5：输出滤波
只有 Class D 功放需要输出滤波器（Class AB 输出可以直接接喇叭）。滤波器设计直接影响 EMI 和音频带内平坦度。
图十二
Filterless 的前提： 喇叭线极短（< 5cm），喇叭本身的电感（几十 μH）充当滤波电感。如果喇叭线超过 10cm，PWM 载波（通常 300~400kHz）会通过喇叭线辐射成 EMI，必须加 LC 滤波。
LC 滤波器设计要点： 截止频率通常选在 30~60kHz（远高于音频 20kHz，远低于 PWM 频率 300kHz+）。电感选屏蔽一体化电感（CD 系列），电容选 C0G/NP0（高频低损耗）。L 值一般 10~22μH，C 值一般 0.22~1μF，具体参考 PA 芯片 datasheet 推荐值。
2.2 输出功率：PA 选型的第一参数
PA 的输出功率和两个因素直接相关：供电电压和喇叭阻抗。
关键结论：同样的供电电压下，负载阻抗翻倍，输出功率减半。 市面上 PA 芯片手册标称功率几乎都是 @ 8Ω 或 4Ω。如果你用的是 16Ω 喇叭，实际输出功率只有标称功率的一半。
16Ω 喇叭选型： 需要的实际功率 × 2 = PA 在 8Ω 下的标称功率。比如你需要 5W @ 16Ω，就选一颗标称 ≥ 10W @ 8Ω 的 PA。功率上是满足要求的。
注意： 用 8Ω 规格的 PA 直接驱动 16Ω 喇叭，功率减半但电流也减半，功放本身发热反而小。但 PA 的输出 LC 滤波和反馈环路都是按 8Ω 优化设计的，如果换 16Ω 后滤波器截止频率偏移、环路相位裕度可能变化。如果出现高频振荡或音质异常，检查 datasheet 确认是否支持 16Ω 负载再使用。
2.3 供电电压：功率的基本支撑
PA 的输出功率有上限，这个上限由供电电压决定：
其中 V_drop 是 PA 内部输出管的压降（BTL 架构通常 1~2V）。
电池供电场景： 3.7V 锂电池想推 8Ω 喇叭到 10W，必须升压。部分 PA 芯片内置 Boost（如 NXP TFA9894），省去外置升压芯片；如果不带 Boost，需要外加一颗 Boost DCDC。
2.4 THD+N：音质的硬指标
THD+N（Total Harmonic Distortion + Noise，总谐波失真+噪声） 是衡量 PA 输出信号干净程度的指标。
THD+N = 1%：入门级，一般消费电子可接受；
THD+N = 0.1%：中档，Hi-Fi 入门；
THD+N < 0.01%：高端，发烧级；
注意： 厂商标的 THD+N 通常是在 1kHz、额定功率条件下测的。实际听感中，小功率输出时的 THD+N 往往更差——因为 SNR 降低、噪声占比变大。所以不能只看满功率的 THD+N，也要关注轻载性能。
THD+N 和频率的关系： 多数 PA 在低频（<100Hz）和高频（>10kHz）的 THD+N 会明显劣化，看 datasheet 里的 THD+N vs Frequency 曲线比看单一数值更有参考价值。
2.5 PSRR：电源噪声的克星
PSRR（Power Supply Rejection Ratio，电源抑制比） 衡量 PA 抑制电源纹波的能力。
PA 直接接电池（在很多场景下，电池是被看成一个干净电源）→ PSRR 不太重要； PA 接 DCDC 输出（开关纹波大）→ PSRR 必须高； Class D 的 PSRR 通常低于 Class AB（因为 PWM 调制对电源噪声更敏感）；
PSRR 的单位是 dB，数值越大越好：
图十三
实战经验： PSRR 随频率升高而下降。在很对规格书中会单独标出在217Hz下的PSRR，因为217Hz 是 GSM 手机通信的典型突发频率（TDD noise），也是 PSRR 最常被标注的频点。如果你的设备没有 GSM 模块，关注 1kHz 和 20kHz 的 PSRR 更有实际意义。
图十四
2.6 效率：续航的关键
PA 的效率直接决定发热和续航：
Class D 效率高的本质： 输出管工作在开关状态（而非线性区），导通过程中管子两端压降极小（I × Rds_on），关断时电流为零，两者乘积始终接近零。
但 Class D 不是无损耗： 开关损耗（Coss 充放电）、导通损耗（Rds_on × I²）、电感 DCR 损耗，加起来仍有 5~15%。
2.7 增益（Gain）：信号够不够大声
PA 的增益决定了输入信号需要多大才能达到额定输出功率。
图十五
增益不是越大越好： 增益太高，底噪也会跟着一起放大，那么SNR 降低；如果增益太低，输出功率上不去。一般 26~32dB 是比较合理的范围。
2.8 BTL vs SE：输出架构的抉择
图十六
BTL 是绝大多数场景的首选，除非你连多一根输出线都走不下。
2.9 保护功能：PA 的保护
图十七
实战经验： D 类功放输出端通过 LC 滤波接到喇叭。如果 LC 滤波电感开路或者喇叭线断开，输出端会产生高压振铃，没有 OVP（过压保护）的 PA 可能直接烧输出管。选型时最好确认 PA 有输出端过压保护或开路检测功能。
03 不同场景的选型建议
3.1 手机 / 平板（Smart PA 主场）
供电：3.3~4.4V 电池，内置 Boost 到 9~12V 喇叭：8Ω 或 16Ω，微型 Speaker（0.5~2W） 关键：体积小、效率高、内置 DSP 保护喇叭
3.2 蓝牙音箱（Class D 主场）
供电：3.7V 电池 / 5V USB 喇叭：4Ω为主，功率 3~20W 关键：效率高、BTL 输出、BOM 简单
3.3 电视 / 回音壁
供电：12~24V 适配器 喇叭：多通道，每通道 5~20W 关键：I2S 输入省 Codec，多通道同步
3.4 车载音响
供电：12V 蓄电池（实际 9~16V 波动） 喇叭：4Ω，功率 20~100W+ 关键：宽电压范围、诊断功能（负载检测、短路检测）
04 PA 选型五步法
图十八 PA 选型五步法
一句话总结：PA 选型，功率看阻抗看供电，音质看 THD+N 看 SNR，效率看拓扑，电池最好选 Class D，音质优先就选择 Class AB，小功率高要求设备上 Smart PA。
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